ブロックチェーンとは何ですか？

わかりやすい説明

ブロックチェーンを、何千人もの人々が同時に管理している共有ノートのようなものと考えてみてください。誰かが取引（仮想通貨の送金、NFTの発行、スマートコントラクトの実行など）を行うたびに、その内容がこのノートに記録されます。しかし、1人の人物が記録を管理するのではなく、ネットワークに参加する全員がまったく同じコピーを保持しています。

これこそが、ブロックチェーンが従来のデータベースと異なる点です。銀行、ソーシャルメディアプラットフォーム、政府などは、いずれも自らが管理するサーバーにデータを保存しています。こうした集中型の仕組みには単一障害点が生じます。つまり、サーバーがダウンしたり、ハッキングされたり、アクセスが制限されたりすれば、利用者は身動きが取れなくなってしまいます。ブロックチェーンは、データを「ノード」と呼ばれる数千台にも及ぶ独立したコンピュータに分散させることで、この脆弱性を解消します。

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ブロックとチェーンの仕組み

その名の通り、取引はブロックにまとめられ、各ブロックは前のブロックと連結されてチェーンを形成します。誰かが取引を開始すると、その取引はネットワークにブロードキャストされます。ノードは、「コンセンサスメカニズム」と呼ばれる合意されたルールに基づいてその取引を検証します。検証が完了すると、その取引は他の取引とともに新しいブロックにまとめられます。そのブロックには一意の暗号学的指紋（ハッシュ）が割り当てられ、そのハッシュには前のブロックのハッシュも参照されます。 その後、そのブロックはチェーンに追加され、すべてのノードがそのコピーを更新します。

各ブロックは前のブロックを参照しているため、過去のデータを変更するには、それ以降のすべてのブロックを書き換え、ネットワークの過半数にそれを受け入れさせる必要があります。確立されたネットワークでは、これは事実上不可能です。

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ブロックチェーンが重要な理由

ブロックチェーンは、インターネットが抱える根本的な問題、すなわち「情報を共有する相手を信頼できない場合、その情報をどのように信頼すればよいのか」という問題を解決します。

ブロックチェーンが登場する前は、オンライン上の信頼関係を築くには仲介者が不可欠でした。支払いの検証には銀行、書類の認証には政府、身元の確認にはプラットフォームが必要でした。こうした仲介者が加わるたびに、コストや時間がかかり、障害が発生する可能性も高まっていました。ブロックチェーンは、信頼を必要としない取引を可能にします。ネットワークのルールと暗号技術によって完全性が保証されるため、相手を知ったり信頼したりする必要はありません。これにより、分散型金融（DeFi）、スマートコントラクト、NFT、そして分散型アプリケーション（dapps）への道が開かれたのです。

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パブリックブロックチェーンとプライベートブロックチェーン

パブリックブロックチェーン（イーサリアム、ビットコイン、ソラナなど）は、誰でも利用できます。すべての取引は公開されており、監査が可能です。一方、プライベートブロックチェーンは、承認された当事者にのみ参加が制限されており、企業によるサプライチェーンの追跡や社内記録の管理などに利用されることがよくあります。

Web3のイノベーションのほとんど、そして開発者がQuicknodeを使って構築するものは、パブリックブロックチェーン上で行われています。

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開発者としての第一歩

ブロックチェーン上で開発を行う場合、RPCエンドポイントを通じてネットワークとやり取りを行います。これらは、コードからチェーンへの読み書きを可能にする接続ポイントです。独自のノードを運用するのは複雑なため、Quicknodeのようなインフラプロバイダーが存在します。QuicknodeのCore APIを利用すれば、80以上のチェーンに即座にアクセスできるため、インフラではなくアプリの開発に集中することができます。

ブロックチェーンの安全性は、何によって保たれているのでしょうか？

ブロックチェーンのセキュリティは、暗号技術、コンセンサス、分散化という3つの特性が相まって成り立っています。各ブロックには直前のブロックのハッシュ値が含まれているため、過去の記録を改ざんすると、それ以降のすべてのハッシュ値が変化し、即座にチェーンが断絶してしまいます。また、攻撃者が履歴を書き換えるには、ネットワークのマイニング能力またはステーキングされた価値の大部分を支配する必要があり、これが51％攻撃の根幹となっています。

台帳のコピーは数千もの独立したノード上に分散して保存されているため、ハッキングやシャットダウンの対象となる単一のサーバーは存在しません。ノード間の一時的な不一致は依然として発生し得ますが、これらはコンセンサスルールによって解決されます。ネットワークが直近の履歴について一時的に別のバージョンに切り替わった場合、この現象は「チェーンの再編成」と呼ばれ、ほとんどのブロックチェーンでは1～2ブロック以内にこれが解決されます。

ブロックチェーンは、従来のデータベースとどう違うのでしょうか？

どちらもデータを保存しますが、制御、信頼、および記録の変更方法に関して、まったく異なるトレードオフがあります。従来のデータベースは高速で柔軟性がありますが、中央の管理者に依存しています。一方、ブロックチェーンは処理速度は遅く、追記専用ですが、特定の運営者を信頼する必要がありません。以下の表は、この2つを比較したものです。

ブロックチェーンはどのような用途に使われているのでしょうか？

最初のユースケースはデジタル通貨でしたが、プログラム可能なブロックチェーンによって、その応用範囲は決済をはるかに超えて広がりました。自動実行されるスマートコントラクトは、分散型金融（DeFi）、NFT、オンチェーンゲーム、DAOを支えています。また、ブロックチェーンは、サプライチェーンの追跡、デジタルID、トークン化された実世界資産の基盤ともなっています。

アクティビティの増加に伴い、ベースレイヤーの混雑が深刻化したため、現在ではこうした取引の多くがレイヤー2ネットワーク上で行われています。レイヤー2ネットワークでは、トランザクションをバッチ処理し、手数料を抑え、確認を迅速化するために、メインチェーンへ決済を戻しています。

ブロックチェーンとはどのようにやり取りするのですか？

ブロックチェーンと直接やり取りすることはありません。ウォレットやアプリケーションがブロックチェーンノードにリクエストを送信すると、そのノードが台帳のコピーを保持し、ユーザーの取引をブロードキャストします。アプリケーションは、RPCエンドポイント（データの読み取りや取引の送信といった標準化されたリクエストを受け付ける単純なURL）を通じて、そのノードにアクセスします。

よくある質問

ブロックチェーンはビットコインと同じものですか？

いいえ。ビットコインは1つのブロックチェーンであり、最初に広く普及したものです。ブロックチェーンは基盤となる技術ですが、ビットコインはそれを利用して仮想通貨の取引を記録する特定のネットワークです。イーサリアムやソラナなど、さまざまな目的のために利用されている他のブロックチェーンも数千存在します。

ブロックチェーン上のデータは削除したり変更したりできるのでしょうか？

実際には、そうではありません。一度取引が確認され、それ以降のブロックの下に埋もれてしまうと、それを書き換えるには、その取引以降のすべてのブロックの処理をやり直し、ネットワークの残りの部分を圧倒しなければならないことになります。そのため、文字通り変更が不可能なものは何もないにもかかわらず、ブロックチェーンは「不変」であると表現されるのです。

パブリックブロックチェーンを管理しているのは誰ですか？

特定の組織が管理しているわけではありません。このネットワークは、共通のコンセンサスルールに従う独立したノード運営者やバリデーターによって運営されています。これらのルールを変更するには、コミュニティ、開発者、そしてソフトウェアを運用する運営者の間で広範な合意が必要です。

暗号資産は実際にはどこに保管されているのでしょうか？

残高はウォレット内ではなく、ブロックチェーン上に保存されています。暗号資産ウォレットには、所有権を証明し、取引の承認を可能にする秘密鍵が保管されているため、これらの鍵を失うと、資産にアクセスできなくなってしまいます。

ブロックチェーンは仮想通貨にしか使われていないのでしょうか？

いいえ。仮想通貨が最初の応用例でしたが、現在ではブロックチェーンはスマートコントラクト、NFT、サプライチェーンのトレーサビリティ、本人確認、投票システム、トークン化された資産などに利用されています。共有され、改ざん防止機能があり、検証可能であることが有益な記録であれば、どのようなものでもブロックチェーン上に保存することができます。

参考資料

ブロックチェーンの基礎- Quicknodeガイド
ブロックチェーンの仕組み- Quicknodeガイド